Nama : Masnur Rofik NPM : 08.2022.1.02004
UTS : Teknologi Material Maju / V
1b. Silikon termasuk dalam material Teknik apa? Sebutkan sifat silicon!
Silikon adalah anggota keluarga karbon dan merupakan unsur kimia non-logam, memiliki nomor atom 14, dan termasuk golongan 14, periode 3 di blok-p tabel periodik. Silikon bersifat metalik, salah satu dari tujuh unsur yang memiliki karakteristik non-logam dan logam tergantung pada unsur lain yang bergabung dengannya.
Silikon adalah padatan kristal yang keras namun mudah pecah, dan memiliki kilau metalik abu- abu kebiruan, dan Silikon juga bersifat tetravalen, artinya, valensinya adalah 4, ia juga merupakan semikonduktor. Silikon, pada umumnya, tidak reaktif.
Sifat Fisik Silikon
1. Alotrop silikon yang satu berbentuk kristal mirip jarum, berkilau, berwarna hitam keabu- abuan atau pelat datar, sedangkan alotrop silikon yang lain tidak memiliki struktur kristal dan biasanya berbentuk bubuk coklat.
2. Nomor atom silikon adalah 14 dan massa atom relatifnya adalah 28,085 u.
3. Kepadatan silikon adalah 2,3296 gram per sentimeter kubik.
4. Titik leleh silikon adalah 1.410°C dan titik didih silikon adalah 3.265°C.
5. Silikon dalam bentuk paling murni merupakan semikonduktor intrinsik. Meskipun penambahan pengotor dalam jumlah kecil sangat membantu dalam meningkatkan intensitas semikonduktor.
Sifat Kimia Silikon
1. Silikon murni bersifat elektropositif dalam perilaku kimianya, memiliki kilau metalik, dan dianggap sangat rapuh.
2. Silikon sangat mirip dengan logam dalam hal perilaku kimia.
3. Pada suhu ruangan, silikon merupakan unsur yang relatif tidak aktif. Karena berbentuk padat, silikon tidak dapat bereaksi dengan oksigen atau unsur terkait lainnya.
4. Silikon sangat reaktif pada suhu yang lebih tinggi.
5. Silikon dapat berikatan dengan oksigen, fosfor, nitrogen, dan unsur-unsur lainnya. Silikon juga dapat membentuk logam paduan dalam keadaan cair.
2b. Sebutkan material penyusun keramik
Keramik adalah material anorganik non-logam yang dibuat melalui proses pemanasan pada suhu tinggi. Bahan penyusun keramik dapat bervariasi tergantung pada jenis dan aplikasinya. Namun, secara umum, material penyusun keramik terdiri dari:
Material Dasar (Bahan Utama)
Oksida Logam:
Alumina (Al₂O₃): Sifat keras, tahan aus, dan tahan korosi.
Silika (SiO₂): Sumber utama berasal dari pasir kuarsa.
Zirkonia (ZrO₂): Memberikan kekuatan dan ketahanan suhu tinggi.
Non-Oksida Logam:
Karbida: Seperti silikon karbida (SiC) dan boron karbida (B₄C), terkenal karena kekerasan dan ketahanan terhadap abrasi.
Nitrida: Seperti silikon nitrida (Si₃N₄) dan boron nitrida (BN), yang memiliki sifat termal dan mekanik unggul.
Material Tambahan (Aditif dan Filler)
Fluks (Pengikat Suhu Rendah):
Kalsium karbonat (CaCO₃) atau dolomit, yang membantu menurunkan titik leleh dan mempercepat sintering.
Feldspar, untuk meningkatkan plastisitas dan sifat pembakaran.
Bahan Pengeras (Reinforcement):
Grafit atau serat karbon, untuk meningkatkan kekuatan mekanis.
Bahan Pewarna:
Oksida logam seperti oksida besi (Fe₂O₃) untuk warna merah atau coklat.
Kobalt oksida (CoO) untuk warna biru.
Binder (Pengikat)
Clay (Tanah Liat):
Kaolin (Al₂Si₂O₅(OH)₄): Sumber alumina dan silika.
Ball clay: Memberikan sifat plastisitas yang baik.
Bentonit: Untuk meningkatkan kekuatan saat proses pembentukan.
Organik:
Polimer atau resin sebagai binder sementara selama proses pencetakan.
Material Pelapis atau Glasir
Silika: Untuk memberikan lapisan pelindung yang keras.
Boraks atau Boron Oksida: Untuk meningkatkan ketahanan kimia.
Titanium Dioksida (TiO₂): Memberikan warna putih cerah dan sifat reflektif.
3b. Berikan uraian singkat terkait dengan adanya ikatan logam terhadap sifat material!
Ikatan logam adalah jenis ikatan kimia yang terjadi antara atom-atom logam, di mana elektron-elektron valensi bergerak bebas membentuk lautan elektron di sekitar inti atom positif. Adanya ikatan logam ini memberikan sifat-sifat khas pada material logam, yaitu:
1. Konduktivitas Listrik dan Termal yang Baik
Elektron bebas memungkinkan logam menghantarkan listrik dan panas dengan efisien, karena elektron dapat bergerak dengan mudah melalui struktur logam.
2. Daya Regang dan Keuletan (Ductility dan Malleability)
Atom-atom dalam logam dapat bergeser tanpa memutus ikatan, membuat logam mudah ditempa (malleable) dan ditarik menjadi kawat (ductile).
3. Kilap Logam (Metallic Luster)
Pantulan cahaya dari permukaan logam terjadi karena elektron-elektron bebas menyerap dan memancarkan kembali energi cahaya.
4. Kekuatan Mekanik
Ikatan logam memberikan kekuatan tinggi terhadap tekanan dan tarikan, meskipun sifat ini bergantung pada struktur atom dan keberadaan cacat kristal.
5. Titik Leleh dan Titik Didih yang Tinggi
Interaksi kuat antara ion logam dan lautan elektron memerlukan energi tinggi untuk memutus ikatan, sehingga banyak logam memiliki titik leleh dan didih yang tinggi.
6. Densitas yang Tinggi
Atom-atom logam tersusun rapat dalam pola kristal, sehingga banyak logam memiliki densitas tinggi dibandingkan material lain.
4b. Gambarkan side view pada hardness untuk Rockwell (diametel steel ball)
Skala Rockwell adalah skala kekerasan yang didasarkan pada kekerasan lekukan suatu material. Uji Rockwell mengukur kedalaman penetrasi suatu penyok di bawah beban besar (beban mayor) dibandingkan dengan penetrasi yang dilakukan oleh beban awal (beban minor).
Rodwell hardnes tester Penentuan kekerasan Rockwell pada suatu material melibatkan penerapan beban minor yang diikuti oleh beban mayor. Beban minor menetapkan posisi nol. Beban mayor diterapkan, kemudian dihilangkan sambil tetap mempertahankan beban minor. Kedalaman penetrasi dari titik nol diukur dari dial, yang mana material yang lebih keras memberikan ukuran yang lebih rendah. Artinya, kedalaman penetrasi dan kekerasan berbanding terbalik. Keuntungan utama dari kekerasan Rockwell adalah kemampuannya untuk menampilkan nilai kekerasan secara langsung, sehingga menghindari perhitungan yang membosankan yang terlibat dalam teknik pengukuran kekerasan lainnya.
Persamaan untuk Kekerasan Rockwell adalah, di mana d adalah kedalaman dalam mm (dari titik beban nol), dan N dan h adalah faktor skala yang bergantung pada skala pengujian yang digunakan
5b. Gambar dan berikan uraian pembuatan material glass !
Material kaca (glass) dibuat melalui proses pencairan bahan-bahan utama dalam suhu tinggi, pembentukan cairan kaca, dan pendinginan terkendali untuk mencapai sifat transparan dan tahan mekanis. Berikut adalah tahapan utama dalam pembuatan kaca:
1. Bahan Baku
Pasir Silika (SiO₂): Komponen utama untuk membentuk struktur kaca.
Soda Ash (Na₂CO₃): Menurunkan titik leleh pasir silika.
Limestone (CaCO₃): Memberikan stabilitas kimia pada kaca.
Aditif : Seperti oksida logam untuk pewarnaan atau peningkatan sifat tertentu.
2. Pencampuran Bahan Baku
Bahan baku digiling dan dicampur secara merata untuk menghasilkan campuran homogen.
3. Peleburan (Melting)
Campuran dimasukkan ke dalam tungku peleburan pada suhu sekitar 1.700°C. Di sini, pasir silika melebur, dan reaksi kimia menghasilkan cairan kaca.
4. Pembentukan (Forming)
Cairan kaca yang sangat panas dibentuk sesuai kebutuhan menggunakan salah satu metode:
Float Process: Kaca cair dialirkan di atas permukaan logam cair (biasanya timah), membentuk kaca datar (float glass) dengan permukaan halus.
Blowing: Untuk produk seperti botol kaca.
Pressing and Molding: Untuk peralatan rumah tangga atau produk tertentu.
5. Pendinginan (Annealing)
Kaca yang telah dibentuk didinginkan secara bertahap dalam tungku pendingin (lehr) untuk mengurangi tegangan internal yang dapat menyebabkan kaca rapuh.
6. Pemrosesan Akhir
Kaca dipotong, dipoles, atau diproses lebih lanjut sesuai kebutuhan, seperti laminasi, tempering, atau pelapisan untuk meningkatkan kekuatan atau fungsinya.
